
تعداد نشریات | 45 |
تعداد شمارهها | 1,381 |
تعداد مقالات | 16,906 |
تعداد مشاهده مقاله | 54,424,501 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 17,099,857 |
ارزیابی تاثیر یک وصله رسانا بر جریان الکترواسموتیک در یک ریزمجرای تخت با بارسطحی ناهمگن: یک مطالعه عددی با تمرکز بر بهبود اختلاط | ||
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
دوره 55، شماره 1 - شماره پیاپی 110، اردیبهشت 1404، صفحه 109-117 اصل مقاله (896.84 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jmeut.2025.62444.3436 | ||
نویسندگان | ||
حانیه صالح آبادی1؛ محمد مقیمان* 2؛ امیدرضا محمدی پور3 | ||
1دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران | ||
2استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران | ||
3دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران | ||
چکیده | ||
در این مطالعه، تأثیر سطوح رسانا بر جریان الکترواسموتیک در یک ریزمجرای تخت با بارسطحی ناهمگن (بخشی رسانا) بررسی شده است. مدلسازی عددی با روش لتیس بولتزمن انجام شده و اثرات شدت میدان الکتریکی، زتاپتانسیل دیوار نارسانا و طول بخش رسانا بر دبی و خطوط جریان، با استفاده از طرح آزمایش عاملی کامل، تحلیل شده است. نتایج نشان میدهد که افزایش شدت میدان الکتریکی، کاهش زتاپتانسیل نارسانا و افزایش طول رسانا متناسب با فاصله جریان از بخش رسانا موجب گسترش خطوط جریان میگردد. برخلاف دبی جریان که در حضور بخش رسانا به طور جزئی کاهش مییابد، وجود رسانا در تمامی حالات موجب بهبود اختلاط میشود. حضور رسانا در مجرا موجب معکوس شدن اثرات کاهشی شدت میدان الکتریکی بر شاخص اختلاط خواهد شد؛ به نحوی که در شدت میدان الکتریکی 18000V/m، شاخص اختلاط در حضور رسانا به حدود سه برابر مجرای نارسانا افزایش مییابد. تأثیرپذیری اختلاط از بخش رسانا تابع زتاپتانسیل بخش نارسانا است؛ به نحویکه با افزایش زتاپتانسیل از 50mV به 300mV، میزان بهبود شاخص اختلاط در حضور رسانا از حدود 2 برابر مجرای نارسانا به 2/1 برابر کاهش مییابد. | ||
کلیدواژهها | ||
جریان الکترواسموتیک القایی؛ الگوی جریان؛ نفوذ؛ اختلاط؛ روش لتیس بولتزمن؛ ریزمجرا | ||
مراجع | ||
[1] M. AP. Electroosmotic phenomena in porous media. J Colloid Interface Sci 1996;181:169. [2] Ren L, Li D. Electroosmotic Flow in Heterogeneous Microchannels. J Colloid Interface Sci 2001;243:255–61. [3] Tang GH, Li Z, Wang JK, He YL, Tao WQ. Electroosmotic flow and mixing in microchannels with the lattice Boltzmann method. J Appl Phys 2006;100:94908. [4] Wang M, Wang J, Chen S, Pan N. Electrokinetic pumping effects of charged porous media in microchannels using the lattice Poisson–Boltzmann method. J Colloid Interface Sci 2006;304:246–53. [5] Fu L-MM, Lin J-YY, Yang R-JJ. Analysis of electroosmotic flow with step change in zeta potential. J Colloid Interface Sci 2003;258:266–75. [6] Basati Y, Mohammadipour OR, Niazmand H. Numerical investigation and simultaneous optimization of geometry and zeta-potential in electroosmotic mixing flows. Int J Heat Mass Transf 2019;133:786–99. [7] Mirbozorgi SA, Niazmand H, Renksizbulut M. Electro-Osmotic Flow in Reservoir-Connected Flat Microchannels With Non-Uniform Zeta Potential. J Fluids Eng 2006;128:1133–43. https://doi.org/10.1115/1.2353261. [8] Basati Y, Mohammadipour OR, Niazmand H. Numerical and analytical analysis of a robust flow regulator in electroosmotic microfluidic networks. Chem Eng Sci 2019;210:115232. [9] Wang C, Song Y, Pan X, Li D. A novel microfluidic valve controlledby induced charge electro-osmotic flow. J Micromechanics Microengineering 2016;26:75002. [10] Bayareh M, Ashani MN, Usefian A. Active and passive micromixers: A comprehensive review. Chem Eng Process - Process Intensif 2020;147:107771. [11] Levitan JA, Devasenathipathy S, Studer V, Ben Y, Thorsen T, Squires TM, et al. Experimental observation of induced-charge electro-osmosis around a metal wire in a microchannel. Colloids Surfaces A Physicochem Eng Asp 2005;267:122–32. [12] Yoshida K, Sato T, Eom SI, Kim J wan, Yokota S. A study on an AC electroosmotic micropump using a square pole – Slit electrode array. Sensors Actuators, A Phys 2017;265:152–60. [13] Squires TM, Bazant MZ. Induced-charge electro-osmosis. J Fluid Mech 2004;509:217–52. https://doi.org/10.1017/S0022112004009309. [14] Wu Z, Li D. Mixing and flow regulating by induced-charge electrokinetic flow in a microchannel with a pair of conducting triangle hurdles. Microfluid Nanofluidics 2008;5:65–76. [15] Wu Z, Li D. Micromixing using induced-charge electrokinetic flow. Electrochim Acta 2008;53:5827–35. [16] Wu Z, Li D. Induced-charge electrophoretic motion of ideally polarizable particles. Electrochim Acta 2009;54:3960–7. [17] Kang Y, Li D. Electrokinetic motion of particles and cells in microchannels. Microfluid Nanofluidics 2009;6:431–60. [18] Manshadi MKD, Mohammadi M, Zarei M, Saadat M, Sanati-Nezhad A. Induced-charge electrokinetics in microfluidics: A review on recent advancements. J Micromechanics Microengineering 2020;30. [19] Feng H, Chang H, Zhong X, Wong TN. Recent advancement in induced-charge electrokinetic phenomena and their micro- and nano-fluidic applications. Adv Colloid Interface Sci 2020;280:102159.. [20] سلیمیان ریزی ف, طالبی ش, محمدی م. جداسازی میکرو و نانو ذرات با استفاده از روش القای بار الکتروسینتیک در یک کانال مستطیلی. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز 2022;52:309–17. h [21] Azimi S, Nazari M, Daghighi Y. Fluid physics around conductive deformable flaps within an induced-charge electrokinetically driven microsystem. Microfluid Nanofluidics 2016;20:124. [22] Azimi S, Nazari M, Daghighi Y. Developing a fast and tunable micro-mixer using induced vortices around a conductive flexible link. Phys Fluids 2017;29. [23] مصطفوی م, نظری م. بررسی اختلاط ناشی از جریان الکتروکینتیک القایی غیرخطی در یک میکروکانال. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز 2018;48:323–30. [24] Nazari M, Rashidi S, Esfahani JA. Effects of flexibility of conductive plate on efficiency of an induced-charge electrokinetic micro-mixer under constant and time-varying electric fields-A comprehensive parametric study. Chem Eng Sci 2020;212:115335. [25] Nazari M, Chuang P-YYA, Abolfazli Esfahani J, Rashidi S. A comprehensive geometrical study on an induced-charge electrokinetic micromixer equipped with electrically conductive plates. Int J Heat Mass Transf 2020;146:118892. [26] Nazari M, Rashidi S, Esfahani JA. Mixing process and mass transfer in a novel design of induced-charge electrokinetic micromixer with a conductive mixing-chamber. Int Commun Heat Mass Transf 2019;108:104293. [27] Zhao L, Lai T, Gao Y, Yan S, Liu M, Hou Y. Experimental investigation of inflow-outflow asymmetry in induced-charge electro-osmosis. Energy Storage Sav 2024;3:16–22. [28] Wei Y, Xu J, Li J, Yu W, Li C. Effect of elasticity on the induced charge electro-osmotic mixing of viscoelastic fluids in a micromixer with a conductive cylinder. Phys Fluids 2024;36. [29] صالح آبادی ح, نظری م, کیهانی مح. مدلسازی دوفازی نفوذ و پیمایش سیال در مسیرهای مشخص داخل محیط متخلخل لایهای به کمک روش شبکه بولتزمن. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز 2017;47:129–38. [30] جلالی ع, امیری دلوئی ا, گل محمدی ام, خوراشادیزاده م. شبیهسازی جریان سیال کاریو-یاسودا با لزجت تابع دما: [31] Mohammadipour OR, Succi S, Niazmand H. General curved boundary treatment for two- and three-dimensional stationary and moving walls in flow and nonflow lattice Boltzmann simulations. Phys Rev E 2018;98:23304. [32] Pascall AJ, Squires TM. Induced Charge Electro-osmosis over Controllably Contaminated Electrodes. Phys Rev Lett 2010;104:88301. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 30 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 4 |